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        混凝土建筑究竟能使用多少年?

        作者:上海華謹建材 發布日期:2023-12-07 10:59:09

                                                                                    混凝土建筑究竟能使用多少年?


        混凝土的理論壽命是很長,可以達到幾百年。

        但由于我們生活中的一切物質都有可能腐蝕這些房屋,比如天上降下的雨水,可能含有酸性會腐蝕石頭?;蛘呤窃庥隽说卣鸫箫L等惡劣的自然災害。外界因素是很容易影響這些建筑材料的壽命的。所以為了保證建筑內部住戶的人身安全,就會設定一個建筑材料的使用年限。

        一般的混凝土壽命都在100年左右。但是通常情況下,混凝土規范中設計年限在50年到100年之間。普通住宅建筑為50年。

        但這個是理論的設計年限,并不是說50年以后這個混凝土的壽命就到頭了。

        混凝土消亡都是一點一點形成的。大量的水分和鹽分侵蝕表面形成一道裂縫。水和鹽分從裂縫當中進入里面,腐蝕了混凝土鋼筋,這些鋼筋被水和鹽分一點點地滲入,日積月累,這些當中有些物質會互相反應生成沉淀,漸漸地混凝土被風化。

        最早的混凝土 古羅馬混凝土 公元前3世紀

        大約在公元前3世紀,古代羅馬人發現了天然火山灰的水硬性,用它拌制的砂漿硬化后有很高的強度。在古羅馬殘留的遺跡中我們看到,坍塌的砌塊牢牢的連接在一起,如果將砌塊比作粗骨料,這算是古代混凝土的雛形。

        由于采用了天然火山灰水泥,古羅馬混凝土比現代混凝土的耐久性更好,即使經歷了兩千年風霜雨雪仍堅固、完好。

        波特蘭水泥 1824年

        現代混凝土以水泥為膠凝材料,水泥是混凝土材料的靈魂,影響著混凝土的各方面性能。

        1756年,英國工程師John Smeaton史密頓在修建燈塔時意外發現,把黏土和石灰石以適當的配比混合后煅燒(類似火山灰形成的過程),可以達到很高的強度。史密頓的做法很快傳遍歐洲各國,大家紛紛效仿。

        1824-1840年,Joseph Aspdin和William Aspdin父子,總結出用石灰、黏土、礦渣等配比混合煅燒成“水泥”的方法。由于水泥硬結后的顏色和強度,與英國波特蘭島上天然石材差不多,人們便稱它為“波特蘭水泥”(即普通硅酸鹽水泥)。

        鋼筋混凝土 1849年

        1849年,法國園丁Joseph Monier將鐵絲與混凝土結合,制作花盆,解決了混凝土抗拉強度低的問題,并在1867年的巴黎博覽會上展示了他的新發明。此后,他又陸續發明了鐵筋混凝土管道、水箱、幕墻板,并在1875年設計了第一座鐵筋混凝土橋。

        預應力混凝土 1888年

        在鋼(鐵)筋混凝土應用于建筑領域不久,1888年美國工程師P.H.杰克孫提出了預應力混凝土的概念,但最初的嘗試并不成功。低強度的鋼(鐵)筋限定了預應力值,而較小的預應力很快在混凝土徐變、收縮后而全部損失。

        1956年,林同炎先生完成了經典著作《預應力混凝土結構設計》一書,提出“荷載平衡法”理論,把預加應力看作是構件上試圖與外荷載平衡的另一種荷載,簡化了預應力結構的分析。他將預應力理論在眾多橋梁作品中實踐,獲得“預應力先生”的美譽。

        預應力鋼筋混凝土技術被認為是混凝土發展過程中最重要的進步之一,它創造了一種理想的材料結合。

        混凝土結構形式也決定了不同的使用年限

        混凝土本身的抗壓強度高而抗拉強度低,早期的混凝土建筑常采用源自磚石結構的拱殼體系。隨著鋼筋混凝土和預應力技術的發展,大幅提高了抗彎、抗拉性能,從此更多的混凝土以源自木結構的框架形式出現。

        Robert Maillart馬亞爾 (1872~1940)是混凝土結構實踐的先驅。在混凝土剛剛興起的年代,他設計出無梁樓蓋、蘑菇形柱帽,以及堪稱完美的混凝土三鉸拱橋,賦予了混凝土結構靈性和活力。

        1933年,Ove Arup設計的企鵝池有兩條交叉的混凝土螺旋坡道,呈現非常輕薄的自由形態。結構方面采用了預應力混凝土建造曲面,螺旋坡道根部上下錯開,產生了類似桁架懸挑的受力效果。

        混凝土還可以通過材性的改進來增加他的使用年限

        通過改變混凝土組分的比例、特性,或者添加其它外加劑,能夠制備出不同特性的混凝土。例如常用的高強混凝土、抗滲混凝土、微膨脹混凝土、低水化熱混凝土、低活性混凝土、加氣混凝土、輕質混凝土、早強混凝土、超高泵送混凝土等。

        高強混凝土

        20世紀初,水灰比等學說初步奠定了混凝土強度的理論基礎。20世紀60年代以來,高效減水劑、高分子材料、多種纖維的應用,研究出了強度越來越高的混凝土材料。高性能混凝土HPC是混凝土材料發展的一個方向,所謂高性能是指高強度、高耐久性、高流動性等。

        在實際工程中,美國西雅圖雙聯廣場(Two Union Square)超高層,要求泵送混凝土彈性模量達到50GPa,抗壓強度標準值131MPa。工程實測的混凝土56d抗壓強度標準值達到133.5MPa。

        纖維增強混凝土

        為了改善混凝土的抗拉性能和延性,研制了纖維增強混凝土。常見的有鋼纖維、耐堿玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維或尼龍合成纖維混凝土等。有研究表明:鋼纖維摻量的體積分數在1%~2%左右,混凝土的抗拉強度可提高40%~80%,塑性變形能力大幅提高。

        斯圖加特聯邦園藝展覽會(Federal Garden Exhibition),采玻璃纖維混凝土建造的跨度26m的殼體結構,平均厚度僅15mm,展示了纖維增強混凝土的潛力。


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